DE2907366A1

DE2907366A1 - Verfahren und vorrichtung zur impfung eines kristallisations-waermespeichers

Info

Publication number: DE2907366A1
Application number: DE19792907366
Authority: DE
Inventors: Ernst Imhof; Guenter Schmid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Imhof Ernst 7015 Muenchingen De Schmid Guenthe
Priority date: 1979-02-24
Filing date: 1979-02-24
Publication date: 1980-09-04

Description

. 5 I 2 3

Ot/Ja 26.1.1979

Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart

Verfahren und Vorrichtung zur Impfung eines Kristallisations-Wärmespeichers

Stand der Technik

Unter Kristallisations-Wärmespeicher oder auch Latentwärmespeicher werden allgemein Wärmespeicher verstanden, bei denen sich ein fest-fest und/oder ein fest-flüssig Phasenübergang bei der Aufladung vollzieht. Derartige Wärmespeicher-Substanzen lassen sich je nach Beschaffenheit mehr oder weniger in einen unterkühlbaren Zustand überführen, d.h. sie bleiben unter gewissen Voraussetzungen trotz Unterschreitung des Schmelzpunktes z.B. im flüssigen Zustand. Dieses als Unterkühlung bezeichnete Verhalten kann bei allen reinen Schmelzen mehr oder weniger stark ausgeprägt beobachtet werden. In jedem echten Festkörper sind die Atome und Moleküle einander in Kristall-

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gittern zugeordnet. Der feste Aggregat zustand hat dabei den höchsten Ordnungsgrad. Mit zunehmender Erwärmung erfahren die Stoffe eine Änderung der Gitterstruktur bei Aufnahme von Wärme unter Beibehaltung des festen Zustands. Durch weitere Zuführung von Wärme gehen die Stoffe am Schmelzpunkt ₃ in der Regel verbunden mit einer Vergrößerung des Volumens,, in den nächsthöheren Unordnungsgrad ₃ den flüssigen Aggregatzustand über.

Bei der Umwandlung der flüssigen Phase zur festen Phase hat sich gezeigt _s daß der höhere Ordnungsgrad der festen Phase nicht durch Unterschreitung der Schmelztemperatur allein erzielbar ist_s sondern auch einer Information bedarf. Ohne eine derartige Information findet ein Kristallwachstum zunächst nicht statt und es tritt eine Unterkühlung ein. Die Information über den Aufbau des Kristallgitters vermittelt ein in die metastabiles "unterkühlte" Schmelze oder "übersättigte" Lösung eingebrachter Keim₃ ein Kristallin dessen Gewicht nicht größer zu sein braucht als IO Gramm. Ist die Information einmal aufgeprägt₅ setzt eine Kettenreaktion bis zur völligen Umwandlung der Schmelze ein, die nur durch nicht ausreichenden Wärmeentzug unterbrochen werden kann. Dieser Kristallit löst aber nicht nur die wärmefreisetzende Kristallisation aus_s er bestimmt auch die physikalischen Eigenschaften des entstehenden Festkörpers. Die Zuführung des Keims oder Kristallits wird allgemein als Impfung bezeichnet.

Bei bekannten Speichern sind die Kristallisationskeime von der Speichersubstanz durch Zwischenwände getrennt. Die Impfung geschieht dann beispielsweise durch Öffnen eines Verschlusses_s Drehen einer Schraube oder dergleichen. Eine solche., durch mechanische Mittel bewirkte Zugabe_s bedingt jedoch einen relativ hohen Fertigungsaufwand und ist außerdem umständlich in der Handhabung.

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Als eine der wichtigsten Bedingungen für eine dauerhafte ünterkühlbarkeit des Wärmespexchermittels muß eine perfekte, luftdichte Abdichtung des Wärmespeichermittels zur Umgebung angesehen werden. Schon der kleinste Haarriß in der Wand oder eine poröse Schweißnaht verursachen unwillkürlich eine Auskristallisierung des Wärmespeichermittels. Die zuvor beschriebenen Mittel zur Impfung von unterkühlten Wärmespeichern eignen sich insbesondere auch deshalb nicht, da ein einziges, nicht geschmolzenes Kristall, welches über Undichtheiten zum Wärmespeichermedium gelangt, die Ursache für eine spontane Entladung sein kann. Verschlüsse mit Kriechwegen zur Außenluft, wie bei Metall/Metalldichtungen sind deshalb für einen sicheren Speicher ungeeignet.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein zur Umgebung hermetisch abgeschlossenes System geschaffen wurde, dem auf einfachste Weise, nämlich durch Durchstoßen einer Gummischeibe, ein Impfkristall zugeführt werden kann. Die Wahl einer Scheibe aus Silikongummi als Verschlußmittel des Kristallisations Wärmespeichers ermöglicht auf konstruktive einfachste Weise eine zuverlässige "Zündung" einer unterkühlten Wärmespeichersubstanz.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

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Beschreibung der Erfindung

Das Wärmespeichermittel 2 befindet sich in einem Behälter 1, welcher mit einer Öffnung J versehen ist. Die Öffnung 3 wird zur Umgebung des Wärmespeicherbehälters hin mit einer Scheibe 4 aus Silikongummi verschlossen. Dabei ist die Scheibe 4 aus Silikongummi in eine Passung 5 eingelassen, welche mit dem Behälter 1 fest verbunden ist. Die Impfung des Wärmespeichermittels 2 geschieht über eine Impfnadel 8, an deren Spitze sich mindestens ein Impfkristall 6 befindet. Die Wärmeabgabe beim Auskristallisationsvorgang bzw. die Wärmeaufnahme bei der Verflüssigung des Wärmespeichermittels kann über einen nur schematisch angedeuteten Wärmetauscher J geschehen.

Die Freigabe der im Wärmespeichermittel gespeicherten latenten Wärme wird im allgemeinen durch eine isomorphe Impfung ausgelöst. Die Durchführung der "Zündung" kann dann wie folgt geschehen: Im Behälter 1 befindet sich die unterkühlte Wärmespeichersubstanz im flüssigen Zustand. Die Scheibe 4 aus Silikongummi, welche den Wärmespeicher hermetisch absehließt, wird mit einer Impfnadel 8j an deren Spritze sich ein Kristallit 6 befindet, durchstoßen. Hierbei gelangt der Kristallit ("Keim") in die unterkühlte Wärmespeichersubstanz und löst den mit Wärmeabgabe verbundenen Auskristallisationsvorgang aus. Nach der "Zündung" wird die Nadel 8 wieder zurückgezogen. An der Nadel 8 bleibt auch über längere Zeit ein Kristallit der gleichen Beschaffenheit wie das Wärmespeichermedium haften, so daß eine zuverlässige Impfung jeweils gewährleistet ist. Es hat sich in Laborversuchen gezeigt, daß der in der Scheibe 4 aus Silikongummi zurückbleibende Einstich bei der nächsten Zündung immer wieder benutzt werden kann, ohne daß dadurch die gasdichte Abdichtung zerstört wird.

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Claims

κ. 53 26

Ot/Jä 26.1.1979

Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart

Ansprüche

ή Vorrichtung zur Impfung eines Kristallisationswärmespeichers , dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) für das Wärmespeichermittel (2) zur Umgebung hin mindestens eine Öffnung (3) vorweist, die mit Silikongummi hermetisch abdichtbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (4) aus Silikongummi in einer am Wärmespeicherbehälter (1) angeordneten Passung (5) befestigt ist.
3. Verfahren zur Auslösung eines Kristallisationsvorgangs bei unterkühlten Kristallisationswärmespeichern, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Impfnadel (8) an deren Oberfläche sich mindestens ein Kristallit (6) befindet, eine das Wärmespeichermittel (2) hermetisch von der Umgebung abdichtende Scheibe (4) aus Silikongummi durchstößt und in das Wärmespeichermittel (2) eindringt.

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